Круговорот кисню, вуглецю, азоту, фосфору і сірки в биосфере

Російський Державний Университет.

нафти і є імені І.М. Губкина.

РЕФЕРАТ.

На тему:

«Круговорот кисню, вуглецю, азоту, фосфору і сірки в биосфере».

Виконав: студент группы.

АИ-96−7.

Грінберг Яков.

Москва, 1999.

1. Круговорот кислорода.

2. Круговорот углерода.

3. Круговорот азота.

4. Круговорот фосфора.

5. Круговорот серы.

6.

Литература

.

КРУГОВОРОТ КИСЛОРОДА.

Кисень є найпоширенішим елементом Землі. У морській воді міститься 85,82% кисню, в атмосферному повітрі 23,15% по вазі чи 20,93% за обсягом, а земної корі 47,2% на вагу. Така концентрація кисню у атмосфері підтримується постійної завдяки процесу фотосинтезу. У процесі зелені рослини під впливом сонячного світла перетворюють діоксид вуглецю і води вуглеводи і кисень. Головна маса кисню перебуває у пов’язаному стані; кількість молекулярного кисню у атмосфері становить 1,5* 1015 m, що становить лише 0,01% від загального змісту кисню в земної корі. У життя природи кисень має виняткового значення. Кисень та її сполуки незамінні підтримки життя. Вони найважливішу роль процесах обміну речовин і подиху. Кисень входить до складу білків, жирів, вуглеводів, у тому числі «побудовано» організми; у людському організмі, наприклад, міститься близько 65% кисню. Більшість організмів отримують енергію, необхідну виконання їхніх життєвих функцій, з допомогою окислення тих чи інших речовин з допомогою кисню. Спад кисню у атмосфері в результаті процесів дихання, гниття і горіння відшкодовується киснем, выделяющимся при фотосинтезі. Вирубування лісів, ерозія грунтів, різні гірські вироблення лежить на поверхні зменшують загальну масу фотосинтезу поспішають і зменшують круговорот великих територіях. Поруч із, потужним джерелом кисню є, очевидно, фотохімічне розкладання водяної пари в верхніх шарах атмосфери під впливом ультрафіолетового проміння сонця. Таким чином, у природі безупинно відбувається круговорот кисню, підтримуючий сталість складу атмосферного повітря. Крім описаного вище круговороту кисню в незв’язаному вигляді, цей елемент робить що й найважливіший круговорот, входячи у складі води. Круговорот води (H2O) залежить від випаровуванні води із поверхні суші та моря, перенесення її повітряними масами і вітрами, конденсації парів і наступне випадання опадів на вигляді дощу, снігу, граду, тумана.

КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА.

Вуглець за поширеністю Землі займає шістнадцяте місце серед усіх елементів і становить приблизно 0,027% маси земної кори. У незв’язаному стані він зустрічають у вигляді алмазів (найбільші родовища бегемотів у Південній Африці й навіть Бразилії) і графіту (найбільші родовища до ФРН, Шрі-Ланка та СРСР). Камінний вугілля містить до 90% вуглецю. У пов’язаному стані вуглець належить у різні горючі копалини, в карбонатні мінерали, наприклад кальцит і доломіт, соціальній та склад всіх біологічних речовин. У формі доксида вуглецю він входить у склад земної атмосфери, у якій йому доводиться 0,046% массы.

Вуглець має виняткового значення для живого речовини (живим речовиною в геології називають сукупність всіх організмів, які населяють Землю). З вуглецю в біосфері створюються мільйони органічних сполук. Вуглекислота з атмосфери у процесі фотосинтезу, здійснюваного зеленими рослинами, асимілюється і перетворюється на різноманітні органічні сполуки рослин. Рослинні організми, особливо нижчі мікроорганізми, морської фитопланктон, завдяки виняткової швидкості розмноження, продукують щороку близько 1,5*1011m вуглецю як органічної маси. Рослини частково з'їдаються тваринами (у своїй утворюються харчові ланцюга). У кінцевому підсумку, органічна маса внаслідок дихання, гниття і горіння перетворюється на вуглекислий газ чи відкладається як сапропелю, гумусу, торфу, які, своєю чергою, дають початок багатьох інших сполукам — кам’яним вугілля, нафти. У процесах розпаду органічних речовин, їх мінералізації, величезну роль грають бактерії (наприклад, гнильні), і навіть багато гриби (наприклад, цвілеподібні). У активному круговерті вуглекислий газ (живе речовина бере участь дуже невелика частина всієї маси вуглецю. Дуже багато вуглекислоти законсервоване в вигляді копалин вапняків та інших пород.

Між вуглекислим газом атмосфери і води океану існує рухливий рівновагу. Організми поглинають вуглекислий кальцій, будують скелети, а потім із них утворюються пласти вапняків. Атмосфера поповнюється вуглекислим газом завдяки процесам розкладання органічних речовин, карбонатів тощо. Особливо потужним джерелом є вулкани, гази яких складаються головним чином із водяної пари і вуглекислого газа.

КРУГОВОРОТ АЗОТА.

Азот входить до складу земної атмосфери в незв’язаному вигляді у формі двухатомных молекул. Приблизно 78% всього обсягу атмосфери доводиться частку азоту. З іншого боку, азот входить до складу рослин та тварин організмів у формі білків. Рослини синтезують білки, використовуючи нітрати з грунту. Нітрати утворюються там з атмосферного азоту та аммонийных сполук, наявних у грунті. Процес перетворення атмосферного азоту в форму, усвояемую рослинами і тваринами, називається зв’язуванням (чи фіксацією) азота.

При гнитті органічних речовин значної частини що міститься в них азоту перетворюється на аміак, що під впливом що у грунті нитрифицирующих бактерій окислюється потім у азотну кислоту. Остання, беручи реакцію з які у грунті карбонатами, приміром, із карбонатом кальцію СаСОз, утворює нитраты:

2HN0з + СаСОз = Са (NОз)2 + СОС + Н0Н.

Деяка ж його частина азоту завжди виділяється при гнитті у вільному вигляді у атмосферу. Вільний азот виділяється також за горінні органічних речовин, під час спалювання дров, кам’яного вугілля, торфу. З іншого боку, існують бактерії, які за недостатньому доступі повітря можуть забирати кисень від нітратів, руйнуючи його з виділенням вільного азоту. Діяльність цих денитрифицирующих бактерій призводить до того, що коли частина азоту з доступною для зелених рослин форми (нітрати) перетворюється на недоступну (вільний азот). Отже, далеко ще не весь азот, який до складу загиблих рослин, повертається знову на грунт; частину його поступово виділяється в вільному виде.

Безперервна спад мінеральних азотних сполук давно мусила призвести до повного припинення життя Землі, щоб у природі не існували процеси, возмещающие втрати азоту. До таких процесам ставляться, передусім, які у атмосфері електричні розряди, у яких завжди утворюється певна кількість оксидів азоту; останні із жовтою водою дають азотну кислоту, превращающуюся у грунті в нітрати. Іншим джерелом поповнення азотних сполук грунту є життєдіяльність про азотобактерий, здатних засвоювати атмосферне азот. Деякі з цих бактерій поселяються на коренях рослин з сімейства бобових, викликаючи освіту характерних здуттів — «клубеньков», чого вони й одержали назва клубеньковых бактерій. Опановуючи атмосферне азот, клубеньковые бактерії переробляють їх у азотні сполуки, а рослини, своєю чергою, перетворюють їх у білки, й інші складні вещества.

Отже, у природі відбувається безперервний круговорот азоту. Проте що-річно з врожаєм з полів прибираються найбагатші білками частини рослин, наприклад зерно. Тож у грунт необхідно вносити добрива, возмещающие спад у ній найважливіших елементів живлення рослин. Здебільшого використовуються нітрат кальцію Ca (NO3)2, нітрат амонію NH4NO3, нітрат натрію NANO3, і нітрат калію KNO3. Наприклад, Таїланд має використовуються листя лейкаены як органічне добриво. Лейкаена належить до бобовим рослинам як і й вони, містить дуже багато азоту. Тому яку можна використовувати замість хімічного удобрения.

Останнім часом спостерігається підвищення змісту нітратів в питної воді, переважно по рахунок активізованого використання штучних азотних добрив сільському господарстві. Хоча самі нітрати непогані небезпечні для дорослих людей людини можуть перетворюватися на нітрити. З іншого боку, нітрати і нітрити йдуть на оброблення і консервування багатьох продуктів харчування, зокрема шинки, бекону, солонини, і навіть деяких сортів сиру й. Окремі наукознавці вважають, що у організмі людини нітрати можуть перетворюватися на нітрозаміни :

Відомо, що нітрозаміни можуть викликати онкологічні захворювання в тварин. Більшість із нас схильна впливу нитрозаминов, які у невелику кількість перебувають у забрудненому повітрі, сигаретному диму і спроби деяких пестициди. Вважають, що нітрозаміни може бути причиною 70−90% випадків онкологічних захворювань, виникнення яких приписують дії чинників оточуючої среды.

КРУГОВОРОТ ФОСФОРА.

Джерелом фосфору біосфери головне чином апатит, зустрічається переважають у всіх магматичних породах. У перетвореннях фосфору велику роль грає живе речовина. Організми витягають фосфор з грунтів, водних розчинів. Засвоєння фосфору рослинами великою мірою залежить від кислотності грунту. Фосфор входить у численні з'єднання перетворені на організмах: білки, нуклеїнові кислоти, кісткова тканину, лецитины, фітин та інші сполуки; що багато фосфору входить до складу кісток. Фосфор потрібен тваринам у процесах обміну речовин для накопичення енергії. З загибеллю організмів фосфор повертається у грунт, і в мули морів. Він концентрується в вигляді морських фосфатних конкреций, відкладень кісток риб, що створює умови до створення багатих фосфором порід, які у своє чергу є джерелом фосфору в біогенному цикле.

Зміст фосфору в земної корі становить 8*10−20% (на вагу). У вільному стані фосфор у природі не зустрічається внаслідок його легкої окисляемости. У земної корі він перебуває у вигляді мінералів (фторапатит, хлорапатит, вивианит та інших.), що входять у склад природних фосфатів — апатитів і фосфоритів. Фосфор має виняткового значення не для життя тварин і звинувачують растений.

Оскільки рослини несуть з грунту значну кількість фосфору, а природне поповнення фосфорними сполуками грунту дуже мала, то внесення на російський грунт фосфорних добрив одна із найважливіших заходів із підвищення врожайності. Щороку до світі видобувають приблизно 125 млн. т. фосфатной руди. Велика значна її частина витрачається виробництво фосфатних удобрений.

КРУГОВОРОТ СЕРЫ.

Круговорот сірки також тісно пов’язані з живим речовиною. Сірка як SO2, SO3, H2S і елементарної сірки викидається вулканами у повітря. З іншого боку, у природі було багато відомі різні сульфіди металів: заліза, свинцю, цинку та інших. Сульфидная сірка окислюється в біосфері за участі численних мікроорганізмів до сульфатной сірки SO42 грунтів і водойм. Сульфати поглинаються рослинами. У організмах сірка входить у склад амінокислот і білків, а й у рослин, ще, — у складі ефірних олій і т.д. Процеси руйнації залишків організмів у грунтах й у илах морів супроводжуються дуже складними перетвореннями сірки. При руйнуванні білків з участю мікроорганізмів утворюється сірководень. Далі сірководень окислюється або до елементарної сірки, або до сульфатів. У цьому вся процесі беруть участь різноманітні мікроорганізми, створюють численні проміжні сполуки сірки. Відомі родовища сірки биогенного походження. Сірководень може знову утворити «вторинні» сульфіди, а сульфатна сірка створює гіпс. Натомість сульфіди і гіпс знову піддаються руйнації, і сірка відновлює свою миграцию.

1. Великої радянської енциклопедії, 1953.

2. Стадницький, Родіонов. «Екологія» М. Фримантл «Хімія діє» Р. Рудзидис, Ф. Фельдман Хімія 7−11. ———————————- [pic].